三萜类化合物已显示出广泛的生物活性，包括抗肿瘤和抗病毒作用。通常，三萜是通过甲羟戊酸途径合成的，并从天然植物和真菌中提取。遵义医科大学冯昆团队在Microb Cell Fact（IF=6.4）上发表了题为“Biotransformation of triterpenoid ganoderic acids from exogenous diterpene dihydrotanshinone I in the cultures of Ganoderma sessile”的研究论文。该研究发现三萜类化合物灵芝酸（GA）是通过液体培养的无柄灵芝菌丝体中二萜15,16-二氢丹参酮I（DHT）的生物转化产生的。通过转录组和蛋白质组学技术进一步探索无柄灵芝菌丝体中DHT产生两种灵芝酸（GA）的机制，并根据多组学技术检测到的差异基因和差异蛋白，推测DHT 生物合成 GA 的途径。拜谱生物提供了转录组测序和TMT定量蛋白质组学技术，为研究二萜生物转化为三萜提供了丰富的组学信息和候选基因。
文章名称：Biotransformation of triterpenoid ganoderic acids from exogenous diterpene dihydrotanshinone I in the cultures of Ganoderma sessile（Microb Cell Fact，IF=6.4，2023.7）
客户单位：遵义医科大学
研究材料：无柄灵芝真菌菌丝体
拜谱提供技术：转录组测序、TMT定量蛋白质组学
研究结果
1.转录组分析和功能分类
通过对无柄灵芝真菌菌丝体进行转录组测序共得到67230个转录本和14298个单基因。在这些单基因中，492个被鉴定为差异表达基因（DEGs），其中213个表达上调，279个表达下调（图1A）。GO富集分析后，DEGs分为生物过程（BP）、细胞成分（CC）和分子功能（MF）3类。在BP类别中，出现了前三个子类别：抗生素分解代谢过程，醋酸盐代谢过程和甲酸盐代谢过程;而在CC类别中，细胞外区、突触复合体、突触结构是前三个亚类。对于MF类别，甲酸脱氢酶（NAD）活性、氧化还原酶活性和酸氨（或酰胺）连接酶活性是前三个亚类别（图1B）。在DEGs的KEGG通路分析中，前30条富集度最高的通路中有27条属于代谢，其中甲烷代谢、乙醛酸盐和二羧酸盐代谢、丙酸盐代谢信号通路显著富集（图1D）。
图1|转录组分析和功能分类(图源：Wang X., et al., Microb Cell Fact., 2023)
2. 蛋白质组定量分析和功能分类
通过对无柄灵芝真菌菌丝体进行蛋白质组学分析，总共确定了16,457种独特肽、2606种蛋白质和2588种定量蛋白质。在阈值|FC|>1.2和p<0.05的筛选条件下，在这2606种蛋白质中，94种被鉴定为差异表达蛋白（DEPs），其中52种上调，42种下调（图2A），图2C显示了差异表达蛋白的聚类分析热图。从GO分析来看，BP类别显示，大多数DEPs参与醋酸盐代谢过程、抗生素分解代谢过程和药物分解代谢过程。CC类DEPs在细胞外区、过氧化物酶体和微体中占比最高，氧化还原酶活性和甲酸脱氢酶（NAD）活性在MF类中DEPs的比例最高（图2B）。与转录组结果相似，KEGG通路分析显示，许多DEPs在代谢中富集，其中3条最富集的途径是光合生物中的碳固定、碳代谢和MAPK信号通路（图2D）。此外，通过分析GO数据库的CC对DEPs进行亚细胞定位分析和注释（图2E），DEPs主要分布在细胞质（40.66%）、细胞膜（17.58%）、线粒体（12.09%）和内质网（8.79%），理论上是GAs生物合成的主要位置。
图2|蛋白质组的定量分析和功能验证(图源：Wang X., et al., Microb Cell Fact., 2023）
3.转录组和蛋白质组数据相关性分析，RT-qPCR验证
为生物转化和对照组候选DEGs和DEPs制作了维恩图，有20个差异表达基因（图3A）。对转录组和蛋白质组中E组和C组共有的DEGs/DEPs进行聚类分析，发现mRNA和蛋白质之间有15个上调基因和5个下调基因，DEGs与其翻译的DEPs表达水平呈正相关，基于Pearson的相关系数分析，在转录组和蛋白质组之间检测到相对较高的相关性（R = 0.87）（图3C）。实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测结果显示，E组和C组11个DEGs的表达水平差异显著，其中9个为上调DEGs，2个为下调DEGs（图3D）。DEGs在RT-qPCR中的表达趋势与转录组分析结果一致。
图3|蛋白质组的定量分析和功能验证(图源：Wang X., et al., Microb Cell Fact., 2023）
拜谱小结
综上所述，该研究结果为真菌对天然产物的生物转化提供了新的见解，这将有助于开发更有效、更经济的方法，以方便的方式获得稀有的三萜。拜谱生物提供了转录组测序、TMT定量蛋白质组学转录组学技术，拜谱生物可提供完善成熟的转录组学、蛋白组学、代谢组学以及多组学联合产品技术服务体系。此外，拜谱生物推出的中药代谢组整体解决方案，基于更丰富、更专业的中药数据库，更高的数据质量、更优质的服务，可进行中药成分分析、中药入血/组织分析、网络药理学等分析，助力客户探索中药前言研究，欢迎致电咨询！
参考文献：Wang X, Wu H, Wong KH, Wang Y, Chen B, Feng K. Biotransformation of triterpenoid ganoderic acids from exogenous diterpene dihydrotanshinone I in the cultures of Ganoderma sessile. Microb Cell Fact. 2023 Jul 28;22(1):139. doi: 10.1186/s12934-023-02156-5.
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